某同学用打点计时器研究物体自由下落过程中动能和势能的变化，来验证机械能守恒定律。实验装置如图所示。（1）在做“验证机械能守恒定律”实验时，除了电磁打点计时器、铁 - 高中物理试题 - 超级试练试题库

题目

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某同学用打点计时器研究物体自由下落过程中动能和势能的变化，来验证机械能守恒定律。实验装置如图所示。

（1）在做“验证机械能守恒定律”实验时，除了电磁打点计时器、铁架台、重锤、纸带、复写纸、低压交流电源之外，还需要下列器材中的哪一个         。（填选项字母）
A．秒表                    B．天平
C．刻度尺                  D．弹簧秤
（2）按照图示的装置安装器材进行实验，下面列举的四个学生操作步骤只有两个是正确的，挑选出来填在横线上         。（填选项字母）
A．将打点计时器接到电源的直流输出端上
B．用天平测量出重物的质量
C．先接通电源，后释放纸带
D．选取点迹清晰的且第一、二连续两点间的距离约为2mm的纸带
（3）一般情况下物体动能的增加量         重力势能的减少量（填“大于”、“等于”、“小于”）。你认为，产生这种结果的一个可能原因是         。（填选项字母）
A．重物的质量过大                  B．重物的体积过小
C．电源的电压偏低                  D．重物及纸带在下落时受到阻力

答案

（1）C（2）C、D （3）小于； D

解析

试题分析：（1）实验过程中需要测量计数点间的距离，所以需要刻度尺，打点计时器属于计时工具，不需要秒表，过程中质量相互抵消，不需要天平，实验中不需要测量力，所以不需要弹簧测力计，故选C
（2）打点计时器的电源要求是交流电源，A错误, 过程中质量相互抵消，不需要天平，，B错误；实验时，需要先接通电源后释放纸带，C正确，根据

可得第一个和第二个点间的距离按自由落体来算，应该为2mm，实验纸带越接近2mm，说明误差越小，故D正确
故选CD
（3）由于阻力的存在，需要克服阻力做功，消耗一部分重力势能，故动能小于重力势能，故选D
点评：运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题；要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒；要明确重锤的质量可以测量，但不必需．

核心考点

试题【某同学用打点计时器研究物体自由下落过程中动能和势能的变化，来验证机械能守恒定律。实验装置如图所示。（1）在做“验证机械能守恒定律”实验时，除了电磁打点计时器、铁】；主要考察你对弹力等知识点的理解。[详细]

举一反三

用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，如图a所示，在光滑水平桌面上有A、B两个质量相等的小车，A车的车尾拖着一穿过打点计时器的纸带，A车以某速度与静止的B车相碰，碰撞后两车连在一起共同运动，

碰撞前后打点计时器打下的纸带如图b所示，AB="BC=CD=2.28" cm，EF="FG=GH=1.14" cm，

（1）打点计时器的周期为__________s，其使用__________（填“直流”或“交流”）电源；
（2）与A车相连的是纸带的 (填写“A端”或“H端”)；
（3）A车碰撞前的速度为___________m/s，AB碰后一起运动的速度为________m/s；
（4）由题中的信息可知，以A、B两小车为系统，在碰撞前后相等的物理量是__________（填物理量的名称）。

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（1）（6分）在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中（装置如图甲）：

①下列说法哪一项是正确的。（填选项前字母）
A．平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上
B．为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量
C．实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放
②图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，则打B点时小车的瞬时速度大小为 m/s（保留三位有效数字）。
（2）（12分）硅光电池在无光照射时不产生电能，可视为一电子元件。某实验小组设计如图甲电路，给硅光电池加反向电压（硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点），探究其在无光照时的反向伏安特性。图中电压表V₁量程选用3V，内阻为6.0 kΩ；电压表V₂量程选用15V，内阻约为30 kΩ；R₀为保护电阻；直流电源电动势约为12V，内阻不计。
①根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路。

②用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V₁、V₂的示数U₁、U₂。
（i）某次测量时，电压表V₁示数如图丙，则U₁= V，可算出通过硅光电池的反向电流大小为 mA（保留两位小数）。
（ii）该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U₁、U₂数据，算出相应的硅光电池两端反向电压U_x和通过的反向电流I_x（图中“－”表示反向），并在坐标纸上建立I_x-U_x坐标系，标出了与表中前5组U_x、I_x数据对应的5个坐标点。请你标出余下的4个坐标点，并绘出I_x-U_x图线。

（iii）由I_x-U_x图线知，硅光电池无光照下加反向电压时，I_x与U_x成（填“线性”或“非线性”）关系。

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（1）研究小车匀变速直线运动的实验装置如图（a）所示其中斜面倾角θ可调，打点计时器的工作频率为50Hz。纸带上计数点的间距如图（b）所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。

①部分实验步骤如下：

A．测量完毕，关闭电源，取出纸带

B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车

C．将小车依靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连

D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔

上述实验步骤的正确顺序是：                        （用字母填写）
②图（b）中标出的相邻两计数点的时间间隔T=                   s
③计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v₅=                。
④为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a=              。
（2）图（a）是测量电阻R_x的原理图。学生电源输出电压可调，电流表量程选0.6A（内阻不计），标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0cm。

①根据原理图连接图（b）的实物图。
②断开S₂，合上S₁；调节电源输出电压为3.0V时，单位长度电阻丝的电压u= V/cm.记录此时电流表A₁的示数。
③保持S₁闭合，合上S₂；滑动c点改变ac的长度L，同时调节电源输出电压，使电流表A₁的示数与步骤②记录的值相同，记录长度L和A₂的示数I。测量6组L和I值，测量数据已在图（c）中标出，写出R_x与L、I、u的关系式R_x= ；根据图（c）用作图法算出R_x= Ω。

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（1）图甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的__________(填“A”“B”或“C”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为________mm。

（2）霍尔效应是电磁基本现象之一，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图丙所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现电压U_H，这个现象称为霍尔效应，U_H称为霍尔电压，且满足

，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。

①若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流与磁场方向如图丙所示，该同学用电压表测量U_H时，应将电压表的“+”接线柱与_________（填“M”或“N”）端通过导线相连。
②已知薄片厚度d=0.40mm，该同学保持磁感应强度B=0.10T不变，改变电流I的大小，测量相应的U_H值，记录数据如下表所示。

根据表中数据在给定区域内（见答题卡）画出U_H—I图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为_______________

（保留2位有效数字）。
③该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图丁所示的测量电路，S₁、S₂均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片（未画出）。为使电流从Q端流入，P端流出，应将S₁掷向_______（填“a”或“b”），S₂掷向_______（填“c”或“d”）。

为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串联在电路中。在保持其它连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件____________和__________(填器件代号)之间。

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图（a）为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。
实验步骤如下：①用天平测量物块和遮光片的总质量M，重物的质量m；用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用米尺测量两光电门之间的距离s；
②调整轻滑轮，使细线水平；
③让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间△t_A和△t_B,求出加速度a；
④多次重复步骤③，求a的平均

；
⑤根据上述实验数据求出动擦因数μ。

回答下列为题：
（1）测量d时，某次游标卡尺（主尺的最小分度为1mm）的示如图（b）所示。其读数为 cm。
（2）物块的加速度a可用d、s、△t_A和△t_B表示为a=_________。
（3）动摩擦因数μ可用M、m、

和重力加速度g表示为μ=__________。
（4）如果细线没有调整到水平.由此引起的误差属于（填“偶然误差”或”系统误差”）。

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